Плоскопанельные детекторы — это класс твердотельных рентгеновских цифровых радиографических устройств, аналогичных по принципу действия датчикам изображения , используемым в цифровой фотографии и видео. Они используются как в проекционной радиографии , так и в качестве альтернативы усилителям рентгеновского изображения (ИИ) в рентгеноскопическом оборудовании.
Рентгеновские лучи проходят через объект съемки и попадают на один из двух типов детекторов.
Непрямые детекторы содержат слой сцинтилляционного материала, обычно оксисульфида гадолиния или иодида цезия , который преобразует рентгеновские лучи в свет. Непосредственно за слоем сцинтиллятора находится аморфная кремниевая детекторная матрица, изготовленная с использованием процесса, очень похожего на тот, который используется для изготовления ЖК- телевизоров и компьютерных мониторов. Как и в TFT-ЖК- дисплее, миллионы примерно 0,2-миллиметровых пикселей, каждый из которых содержит тонкопленочный транзистор, образуют сетку, нанесенную на аморфный кремний на стеклянной подложке. [1] В отличие от ЖК-дисплея, но аналогично чипу датчика изображения цифровой камеры, каждый пиксель также содержит фотодиод , который генерирует электрический сигнал пропорционально свету, производимому частью сцинтилляционного слоя перед пикселем. Сигналы от фотодиодов усиливаются и кодируются дополнительной электроникой, расположенной по краям или позади матрицы датчиков , чтобы создать точное и чувствительное цифровое представление рентгеновского изображения. [2]
Визуализаторы прямого преобразования используют фотопроводники , такие как аморфный селен (a-Se), для захвата и преобразования падающих рентгеновских фотонов непосредственно в электрический заряд. [3] Рентгеновские фотоны, падающие на слой a-Se, генерируют пары электрон-дырка посредством внутреннего фотоэлектрического эффекта. Напряжение смещения , приложенное к глубине слоя селена, притягивает электроны и дырки к соответствующим электродам; генерируемый ток, таким образом, пропорционален интенсивности облучения. Затем сигнал считывается с помощью базовой считывающей электроники, как правило, с помощью массива тонкопленочных транзисторов (TFT). [4] [5]
Устраняя этап оптического преобразования, присущий детекторам непрямого преобразования, устраняется боковое распространение оптических фотонов, тем самым уменьшая размытость в результирующем профиле сигнала в детекторах прямого преобразования. В сочетании с малыми размерами пикселей, достигаемыми с помощью технологии TFT, детекторы прямого преобразования a-Se могут, таким образом, обеспечивать высокое пространственное разрешение. Это высокое пространственное разрешение в сочетании с относительно высокой эффективностью квантового обнаружения a-Se для низкоэнергетических фотонов (<30 кэВ) мотивируют использование этой конфигурации детектора для маммографии , в которой высокое разрешение желательно для выявления микрокальцификаций . [6]
Плоские детекторы более чувствительны и быстры, чем пленочные . Их чувствительность позволяет использовать меньшую дозу радиации для заданного качества изображения, чем пленочные. Для флюороскопии они легче, намного прочнее, меньше по объему, точнее и имеют гораздо меньше искажений изображения, чем усилители рентгеновского изображения , а также могут быть изготовлены с большими площадями. [7] Недостатки по сравнению с ИИ могут включать дефектные элементы изображения, более высокую стоимость и более низкое пространственное разрешение. [8]
В общей рентгенографии можно сэкономить время и деньги по сравнению с компьютерной рентгенографией и (особенно) пленочными системами. [ 9] [10] В Соединенных Штатах цифровая рентгенография находится на пути к тому, чтобы превзойти использование компьютерной рентгенографии и пленки. [11] [12]
В маммографии было показано, что FPD с прямым преобразованием превосходят пленочные и непрямые технологии с точки зрения разрешения [ требуется ссылка ] , соотношения сигнал/шум и квантовой эффективности. [13] Цифровая маммография обычно рекомендуется как минимальный стандарт для программ скрининга молочной железы . [14] [15]